硬件设计指南:从器件认知到手机基带设计——概述
本书名为《硬件设计指南:从器件认知到手机基带设计》,作者是前小米工程师郑春厚所撰写。“麻雀虽小,五脏俱全”,本书以手机电路设计为切入点,囊括了基本器件、常见的开关电源、线性电源、模拟电路、信号完整性、电源完整性、传感器、测试仪表等内容。作者通过大量实际案例讲解,为初级工程师和在校学生指明学习方向。本书采用彩印,可以使读者快速获取到电路电路图、PCB和示波器波形相关信息,更容易理解作者所表达的意思。本书的每个章节,都有视频二维码,读者可以通过视频快速理解学习。
本书内容分为6章,将围绕以下内容进行讨论。
在本书的第一章中,作者介绍了电路常用器件,如电阻、电容、电感、磁珠、二极管、晶体管、MOS管、TVS管等器件。其中,针对电路中最常用的器件——电容进行详细分析,如电容的DC偏压特性、等效模型、AC特性以及不同类型电容。然后,通过实例讲解了“电容声”和自举电容的原理,MOS管并联二极管的原因以及静电的来源。最后,本书用案例分析的方式讲解了器件降额设计的秘密,告诫读者不要挑战数据手册。
在第二章,本书围绕电路中常用的电源架构进行讨论分析。首先,作者讲述了三种开关电源:BUCK、BOOST、buck-boost负电源,以及这三种电源的工作原理、电感选型。其次,书中介绍了PMOS和NMOS线性稳压电源(LDO)工作原理,并介绍了LDO的重要参数。然后,通过介绍电荷泵和若电流源原理,进一步拓展读者对电源的认识。最后,作者通过9个电源实战案例,告诉读者遇到电源类问题应该如何去处理,如BUCK开关节点下冲负电压问题、LDO输出不稳定问题、开关电源的PWM和PFM模式等。
在第三章中,主要介绍了模拟信号处理。首先,ADC是连接模拟与数字世界的桥梁,这必不可少。其次,当ADC将数字信号传输到CPU后,CPU内部会对信号做傅里叶变化、调制解调等处理。然后,模拟信号会分为共模信号和差模信号,可以通过运算放大器和无源滤波器对模拟信号进一步加工。最后,作者通过6个实战案例,讲述了模拟信号处理过程中的注意点。
在第四章中,作者主要介绍了信号完整性的基础设计,分别针对信号传输线、环路电感、特征阻抗、信号反射、串扰、S参数等重要名词进行介绍。最后,作者通过4个实战案例介绍了如何实现阻抗匹配、TDR阻抗测量、如何抑制串扰等。
在第五章中,作者主要介绍了手机基带硬件电路设计。手机基带电路主要包括CPU、系统电源、锂电池及其保护、充电电路、相机和屏幕、音频、传感器、SIM卡。此外,本书还大篇幅介绍了锂电池保护原理、手机充电原理、PDN及其优化、MIPI C-Phy/D-Phy、音频接口协议IIS、EMC基础知识等内容。最后,本章通过13个实战案例讲解作为结尾,就手机基带电路设计中遇到的重难点问题进行分析,提升读者对系统性电路设计的认知。
最后,作者在第六章中介绍了测试仪表和板级测试,主要针对万用表和示波器基础测试方法进行阐述,并采用6个电路测试实战案例进行讲解,使读者进一步理解测试的重要性。